IL-33/ST2触发的先天淋巴样细胞介导的抗角膜真菌感染的作用及其细胞和分子机制

Fungal keratitis is a major infectious eye disease with high blinding rate in China. Based on literature review and preliminary data from our lab, this project proposed the scientific hypothesis that the innate lymphoid cells (ILCs) play an important role in anti-fungi infection in cornea triggered by IL-33/ST2 pathway. While fungi breaking the physical cornea epithelial barrier, corneal epithelial cells produce a large amount of IL-33, which trigger its high-affinity receptor ST2 on the local ILCs and other resident leukocytes of ocular surface and further amplify the anti-fungi immune responses. After corneal fungal infection is damped, some subsets of ILCs have been considered to participate in tissue repair and recovery processes. In this project, we will elucidate the roles of ILCs triggered by IL-33/ST2 during corneal fungal infection by using a mouse model in vivo, along with the following approaches, such as immunopathology analysis, flow cytometry assay, protein chips, gene and expression profiling, and other experimental technique as needed. We believe that the results illuminated from this study on understanding the roles and mechanisms of ILC subsets involved in anti- fungi immunity, will provide new therapeutic strategies for treating corneal fungal infection.

真菌性角膜炎是我国主要的感染性眼病，致盲率居高不下。本项目依据文献阅读、前期研究基础以及预实验结果，提出“先天淋巴样细胞（ILCs）可能通过IL-33/ST2触发在抗角膜真菌感染免疫中起重要作用”的科学假说：真菌突破角膜上皮物理性屏障后，角膜上皮细胞产生大量的IL-33，IL-33通过其高亲和性受体ST2作用于眼表及角膜部位的ILCs，使局部抗真菌感染免疫反应有效放大；在角膜真菌感染被控制后，ILCs的某些亚群或许还参与组织修复。本项目旨在使用小鼠活体模型、免疫病理分析、流式细胞测定、蛋白质芯片、基因和分子表达谱等相关技术，研究角膜真菌感染后IL-33/ST2对ILCs的作用，了解参与抗角膜真菌感染免疫的ILCs亚群及其作用和机制，从而为控制角膜真菌感染提供新的治疗策略。

真菌性角膜炎是我国主要的感染性眼病，致盲率居高不下。本研究围绕IL-33/ST2触发先天淋巴样细胞（innate lymphoid cells，ILCs）介导的抗角膜真菌感染免疫开展研究，基于小鼠建立真菌性角膜炎模型，发现真菌突破角膜上皮物理屏障后角膜组织免疫反应迅速增加。通过流式细胞术检测发现感染后角膜组织中ILCs的数量显著增加，并且在ILCs中以2型ILCs（ILC2s）为主。通过中和抗体（Anti-CD90.2）去除ILC2s细胞进行研究，发现ILC2s的去除一方面会引起真菌性角膜炎趋化因子合成与分泌的显著下降，进而导致中性粒细胞、巨噬细胞募集数量显著降低，降低杀伤细胞数量；另一方面也会导致包括IL-17在内的多种炎症因子合成和分泌减少，导致感染部位抗真菌免疫反应进一步削弱。我们还通过RNA-seq全面分析比对了ILC2s去除对真菌性角膜炎基因表达的影响，分析发现ILC2s缺陷后，角膜组织中存在多种基因和功能通路的改变，GO功能富集和KEGG功能聚类分析证实这些基因可能集中于免疫反应相关通路，在功能上免疫细胞的杀伤毒性密切相关。采用分子生物学手段分析表明在真菌性角膜炎中IL-33表达显著增加，共定位分析发现IL-33的表达随着真菌感染时程增加，相关性分析显示IL-33的表达和角膜局部免疫反应呈正相关。对IL-33的功能和机制研究揭示IL-33的作用可以增加ILC2s的募集，也能增加ILC2s合成和分泌趋化因子和炎症因子，进而增加真菌性角膜炎感染局部的中性粒细胞和局势细胞募集并且增强它们的对真菌的杀伤以及吞噬。IL-33对ILC2s的这种调节能力依赖于ST2，通过干预ST2的表达可以干扰IL-33在真菌性角膜炎中的功能。最后，我们在小鼠模型中给予重组的小鼠IL-33，证实IL-33/ST2通过ILC2s增加角膜炎组织对感染真菌的杀伤。本项目发表论文9篇，培养博士研究1人硕士研究生7人，获得国家发明专利授权1项，后续国家自然科学基金项目支持3项。通过本研究我们明确IL-33/ST2对ILC2s的调节功能和机制，揭示了IL-33/ST2通过ILC2s参与真菌性角膜炎的免疫反应功能以及机制。本研究发现了IL-33/ST2以及ILC2s可能是真菌性角膜炎的潜在干预靶点，并为IL-33作为真菌性角膜炎潜在的干预药物提供了实验依据。